I Gas
Un gas è un aeriforme caratterizzato da una temperatura critica inferiore alla temperatura ambiente; gli aeriformi per cui ciò non avviene si trovano nello stato di vapore. In pratica, un gas può anche essere definito come un aeriforme non condensabile a temperatura ambiente.
Inoltre, per estensione, tutti gli aeriformi che si trovano ad una temperatura superiore a quella critica vengono detti gas: un esempio è dato dal vapore d’acqua, caratterizzato da una temperatura critica superiore a quella ambiente (374 °C), viene definito come “gas d’acqua” solo quando viene portato a superare questa temperatura (temperatura critica).
Il gas, come tutti gli aeriformi, rappresenta lo stato della materia in cui le forze interatomiche e intermolecolari tra le singole particelle di una sostanza sono così piccole che non c’è più un’effettiva coesione tra di esse. Gli atomi o le molecole del gas sono liberi di muoversi assumendo ciascuno una certa velocità: le particelle atomiche o molecolari del gas quindi interagiscono urtandosi continuamente l’un l’altra. Per questo un gas non ha un volume definito ma tende ad occupare tutto lo spazio a sua disposizione, e assume la forma del contenitore che lo contiene, riempiendolo completamente. Un altro vincolo che può limitare il volume di un gas è un campo gravitazionale, come nel caso dell’atmosfera terrestre.
Nel linguaggio corrente si dice comunque che una data sostanza “è un gas” quando la sua temperatura di ebollizione è molto al di sotto della temperatura ambiente, cioè quando si trova normalmente allo stato di gas sulla Terra. Per esempio è normale dire che “il metano è un gas mentre il ferro non lo è”, sebbene il metano possa benissimo trovarsi allo stato liquido (raffreddato al di sotto di 161 °C) e il ferro allo stato gassoso (riscaldato oltre i 2750 °C). Un gas può essere approssimato ad un gas ideale quando si trova ad una temperatura “molto maggiore” della sua temperatura critica, ossia che
T >> Tcr (il segno “>>” si legge “molto maggiore” e convenzionalmente si intende che i due termini devono differire di almeno un ordine di grandezza).
La temperatura critica si colloca sul punto di massimo della curva del liquido-vapore (a forma di campana). All’interno della campana, il fluido cambia di fase, mentre al di sopra resta allo stato gassoso qualunque sia la pressione cui è sottoposto. Imponendo che T >> Tcr, la curva del liquido-vapore può non essere rappresentata nel diagramma di Andrews (diagramma pressione-volume), non è visibile se si adotta una scala normale.
